航空器发展史
摘要:从古代开始,人类就通过自身的努力和开拓,制造也风筝和热气球等飞行工具,来追求伟大的以待梦想,这些简单的手工造制作便成就了飞器的雏形。在往后的几百年里,无数的飞行先驱者不断努力尝试飞行,终于于1903年12月17日,莱特兄弟综研制的“飞行者1号”飞机首先试飞成功。此后几十年的光阴里,飞机从实验室走向了战场,正因在战场上的应用而使得其飞速发展;并而在后来中应用到民航中,而使其作用发扬光大。展望未来,航空器将会向实用型和智能型方向继续发展。
关键字:航空器飞机发展史
航空器的基本概念
航空器(aircraft)是指在大气层中飞行的飞行器。包括飞机、飞艇、气球及其他任何藉空气之反作用力,得以飞航于大气中之器物。由动力装置产生前进推力,由固定机翼产生升力,在大气层中飞行的重于空气的航空器。无动力装置的滑翔机﹑以旋翼作为主要升力面的直升机以及在大气层外飞行的航天飞机都不属飞机的范围。但在日常生活中,有人习惯地将气球﹑飞艇
以外的航空器泛称飞机。飞行效率在所有航空器中,飞机具有速度快﹑载重大和飞行效率高的优点。在燃料﹑发动机和推进装置一定的条件下﹐运载工具的效率可用载重量和飞行距离来衡量。
航空器分类
根据产生升力的基本原理不同,航空器分为轻于(或等于)同体积空气的航空器和重于同体积空气的航空器两大类
飞行探索
1.认识
由于无法理解鸟类飞行的本领,古代文化中对鸟类产生崇拜的思想。许多民族的神都被想象为拥有飞行能力。因为内心的渴望,化为了我们超越梦想的动力,正是这种力量伴随着我们航空事业的发展。
2.雏形
竹蜻蜓是中国民间流传久而广的玩具,大约在18世纪传入欧洲,被称为“中国陀螺”,它的飞升原理与现代直升机相同,如果把它横放便是螺旋桨。
中国人民创造的走马灯是现代燃气涡轮原理的原始应用。
还有松脂灯与热气球原理相同,陀螺原理是现代航空导航仪表的重要机件。火箭的基本原理与现代喷气式飞机的导弹相同。
以及风筝和以中国古代孔明灯为雏形发展起来热气球等
3.起步及其发展
3.1理论
达·芬奇通过对鸟类翅膀的研究,绘制了大量有关飞行研究的草图,以及研究得到的航空学研究的三大部分:
• 关于飞行的理论和原理
• 飞行的稳定性和控制
• 飞行器设计
阿基米德(古希腊科学家)发现的浮力定律:物体在流体中所受到的浮力等于它所排开的同体积的流体的重量。
乔治凯利(英国航空科学家),19世纪初,发表重要著作《空中航行》,使更多人放弃单
纯模仿鸟的方法,从而使飞行探索进入更科学的阶段。他的主要贡献首先是提出利用固定机翼产生升力和利用不同的翼面控制和推进飞机的设计概念,其次是他不仅进行理论研究如飞行中的重力、升力、阻力和推力之间的关系,并于1847年设计制作了一架滑翔机,并由他的马车夫驾驶飞行了大约450m。是世界上成功把载人滑翔机飞上蓝天的第一人。
3.2早期探索
17世纪~18世纪,欧洲航空发展处在一个特殊的扑翼机探索和设计阶段。由于没有出现航空学理论研究的事件和成果。模仿鸟类进行冒险飞行的人明显减少。 在热气球飞行成功之前,扑翼机设计成了这个时期的主题。
代表人物 达芬奇 、意大利学者波莱里(G.A.Borelli,1608-1679)、以及英国博物学家雷(W.J.Ray,1628-1705)
1783年9月19日,蒙哥尔费兄弟制成了世界上第一个热气球,气球下面系着一只用柳条编织的吊篮,将第一批“乘客”一只山羊、一只鸭和一只公鸡升到了520m高空,在飞行了8min、3.2km后,安全着陆。
1852年,法国人吉法尔在气球上安装一台3马力(约2205W)蒸汽机带动螺旋桨的推进装置,制成了世界上第一个可操纵飞艇。
19世纪末,德国的齐柏林制成了用汽油发动机作为动力,性能比其他的飞艇好,转载量也大的硬式飞艇,。在军事和交通运输上得到了应用。
由于飞艇在载运能力和使用成本上具有明显优势先进的空气动力学设计、新动力、新材料、新工艺、新机载电子设备和氦气的应用,到20世纪70年代后,飞艇事业又有了复苏的迹象。如1996年荷兰研制出的“千禧导航”号飞艇,我国在1985—1986年间研制成功了“天舟”号载人热气飞艇。
1843年,亨森是把凯利理论进一步具体化的航空先驱,他在设计成“空中蒸汽车”并取得专利,这一设计的外形已与现在飞机十分相近,有主翼、有平尾、有垂尾、有动力(蒸汽机)。
在1884年,俄国航空先驱莫扎伊斯基制造过一架单翼机,在彼得堡附近的红村作过试飞,但没有操纵系统。
而后来,德国人李林达尔是第一个通过亲自滑翔试飞探索飞行操纵的人,曾先后进行过20
00次飞行,他的试飞成功,为后来的飞机研究者提供了宝贵的经验,特别是莱特兄弟从他的经验中获得许多教益,李林达尔为飞机发明成功做出了重要贡献!
到了兰利的时个候,他是莱特兄弟成功前的最后一位航空先驱,1896年他制造的蒸汽机模型试飞距离达1280米,但在全尺寸飞机的试飞中却未能成功,尽管如此,他的许多发现给后来的飞机研制者提供了有益的启示。
1903年,奥维尔·莱特进行了人类历史上第一次有动力、持续的、可操纵的飞行。法国于1908年首先给他们的成就以正确的评价,从此掀起了席卷世界的航空热潮。
其他早期的飞行探索:
1909年,美国华侨冯如驾驶自己设计的飞机在美国旧金山奥克兰试飞成功。
1910年3月28日,法国人试飞成功世界上第一架水上飞机
1913年,俄国人研制了四发大型客机成功
到1913年,飞行速度已达200km/h,航续时间超过13小时,飞行高度达到6500m。
3.3发展
因为有追求,前进的脚步没有停顿过……
首先是在动力系统的改变 由以前的蒸汽机 到现在的1932年罗马尼亚人亨利科安达创造出的喷气发动机延续至今。动力系统的改变直接影响着飞机的速度的提升。1947美国首次完成超音速飞行,这是航空史上的里程碑。
再者从实用价值上,发生了重要的发展,1939年美国工程师西科斯基研制成功的VS-300直升机将3副尾桨变成1副,这架实用型直升机从而成为现代直升机的鼻祖。
3.3.1军用
战争促进了航空科学技术和航空工业的发展,特别是第一次世界大战,之所以在第一次世界大战结束到第二次世界大战爆发间的20年,称为航空黄金年代,是由于在那段时间出现了一系列的新技术:如硬壳式轻型合金结构、悬臂单翼、可收放式起落架、密封座舱、发动机增压器以及包括自动驾驶仪在内的一系列供飞行和导航使用的设备等。在二战中开始使用活塞式发动机作为动力的螺旋桨飞机,其中还出现的比较有名的战机有P-51等,在二战后期,
最大速度达到780km/h的速度极限(由于“音障”)。
战斗机为了适应需要的发展代表 :
1945年,美国的F-80喷气式战斗机开始交付使用,最大时速达到935km/h
前苏联的米格-9喷气战斗机
第一代超声速战斗机:F-100和米格-19等(歼5、歼6)
第二代超声速战斗机:米格-21、F-104、F-4、F-5等(歼7、歼8)
第三代 战 斗 机 :F-16、F/A-18、米格-29、苏-27等
第四代 战 斗 机 :F-22
波音飞行汽车试飞新式战机
克服“热障”——SR-71、米格-25
垂直 起 降 ——“鹞”式战斗机
变后 掠 翼 ——F-111、F-14
隐身 飞 机 ——F-117、B-2
3.3.2 民航
1956年苏联的图-104、1958年美国的波音707和DC-8进入航线,标志着民用喷气航空时代的开始。波音707的速度为900~1000km/h,航程可达12000km,乘客158人。
1969年出现宽体式大型客机(波音-747),标志着航空客运已经走向大众化。此时,民航飞机的航程大增,座位增加了许多,运营成本也大大降低。
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